[发明专利]半导体开关串

摘要

本发明公开了在电力变换器、诸如高压直流(HVDC)电力变换器的领域中的半导体开关串(10)，其包括多个串联连接的半导体开关组件(12)。每个半导体开关组件(12)具有主半导体开关元件(14)，主半导体开关元件(14)包括第一连接端子和第二连接端子(16，18)，当主半导体开关元件(14)接通时，电流在第一连接端子和第二连接端子(16，18)之间从第一端子(16)向第二端子(18)流动。主半导体开关元件(14)具有电连接在其第一连接端子和第二连接端子(16，18)之间的辅助半导体开关元件(32)。半导体开关串(10)还包括本地控制单元(34)，本地控制单元(34)与每个辅助半导体开关元件(32)操作连接。所述或每个本地控制单元(34)被编程以控制各自的辅助半导体开关元件(32)的开关，从而在与其关联的第一连接端子和第二连接端子(16，18)之间选择性产生替代性电流路径(36)，由此电流被转向通过替代性电流路径(36)流动，以降低对应的主半导体开关元件(14)两端的电压。所述或每个本地控制单元(34)被这样编程以选择性控制各自的辅助半导体开关元件(32)在完全导通模式中以及在脉冲开关模式和有源模式的一个或两个中的开关，在完全导通模式中，辅助半导体开关元件(32)以其最大额定基极电流或门极电压操作，在脉冲开关模式中，辅助半导体开关元件(32)被接通和关断，在有源模式中，辅助半导体开关元件(32)以连续可变的基极电流或门极电压操作。半导体开关串(10)另外还包括较高级控制单元(52)，较高级控制单元(52)设置成与所述或每个本地控制单元(34)通信，并被编程以选择性执行(i)基于第一模型的控制方法，从而经由所述或每个本地控制单元(34)共同操作每个辅助半导体开关元件(32)处于完全导通模式；以及(ii)基于第二有源控制的控制方法，从而经由所述或每个本地控制单元(34)选择性和共同操作每个辅助半导体开关元件(32)处于脉冲开关模式和有源模式的一个或两个。

主权项

一种半导体开关串，用在电力变换器中，包括：多个串联连接的半导体开关组件，每个半导体开关组件具有主半导体开关元件，所述主半导体开关元件包括第一连接端子和第二连接端子，当所述主半导体开关元件接通时，电流在所述第一连接端子和第二连接端子之间从所述第一端子向所述第二端子流动，所述主半导体开关元件具有电连接在所述第一连接端子和第二连接端子之间的辅助半导体开关元件；本地控制单元，所述本地控制单元与每个辅助半导体开关元件操作连接，所述或每个本地控制单元被编程以控制各自的辅助半导体开关元件的开关，从而在与其关联的所述第一连接端子和第二连接端子之间选择性产生替代性电流路径，由此电流被转向通过所述替代性电流路径流动，以降低对应的主半导体开关元件两端的电压，所述或每个本地控制单元被这样编程以选择性控制各自的辅助半导体开关元件在完全导通模式中以及在脉冲开关模式和有源模式的一个或两个中的开关，在完全导通模式中，所述辅助半导体开关元件以其最大额定基极电流或门极电压操作，在脉冲开关模式中，所述辅助半导体开关元件被接通和关断，在有源模式中，所述辅助半导体开关元件以连续可变的基极电流或门极电压操作；以及较高级控制单元，所述较高级控制单元设置成与所述或每个本地控制单元通信，并被编程以选择性执行：(i)基于第一模型的控制方法，从而经由所述或每个本地控制单元共同操作每个辅助半导体开关元件处于所述完全导通模式；以及(ii)基于第二有源控制的控制方法，从而经由所述或每个本地控制单元选择性和共同操作每个辅助半导体开关元件处于所述脉冲开关模式和所述有源模式的一个或两个。